(57)【要約】【課題】  安定的循環を可能としながら耐久性にも優れた定着ベルト、並びにこの定着ベルトを有する定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る定着ベルト３２は、無端の環状を呈し、その縁部３６の内周面３７側にはガイド部材３８，３８が突設されるとともに、外周面４１側にはガイド部材３８，３８と軸方向で重なる位置に補助部材４２，４２が突設され、定着ローラ３４に掛け回されてガイド部材３８，３８によって位置決めを行いつつ循環し、用紙Ｐ上の未定着トナーＴを加熱して溶融させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラに掛け回されて循環しながら記録体上の未定着トナーを加熱して溶融させるための無端の定着ベルトであって、
縁部の内周面側には循環の際に前記ローラに対して位置決めを行うガイド部材が突設されるとともに、外周面側には前記ガイド部材と軸方向で重なる位置に補助部材が突設されていることを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
請求項１に記載の定着ベルトにおいて、
前記補助部材が前記ガイド部材と同一の部材からなり、かつ該ガイド部材と対称に設けられることを特徴とする定着ベルト。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の定着ベルトにおいて、
前記補助部材が断面矩形状を呈し、その肉厚が０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする定着ベルト。
【請求項４】
請求項１に記載の定着ベルトにおいて、
前記補助部材と前記ガイド部材とが、その軸方向の幅において略同一で、かつその曲げ剛性において等しいことを特徴とする定着ベルト。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルトにおいて、
金属からなる基層に、弾性層と離型層とが積層されて形成されることを特徴とする定着ベルト。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルトにおいて、
樹脂からなる基層に、弾性層と離型層とが積層されて形成されることを特徴とする定着ベルト。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４又は請求項６のいずれか１項に記載の定着ベルトにおいて、
電磁誘導発熱性を有する部材からなる層を含んで形成されることを特徴とする定着ベルト。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着ベルトを有し、該定着ベルトにより記録体上の未定着トナーを加熱して溶融させるとともに、前記記録体に圧力を加えて前記溶融したトナーを前記記録体に定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着ベルトを有し、露光により形成した静電潜像をトナー像として顕像化し該トナー像を記録体上に転写した後に、前記定着ベルトにより前記トナー像を加熱し溶融させるとともに、前記記録体に圧力を加えて前記溶融したトナー像を前記記録体に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙等の記録体における未定着トナーを定着させる定着ベルト並びにこの定着ベルトを有する定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、用紙等の記録体に静電付着されている未定着トナーを溶融定着させるための定着装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。この定着装置のうち、いわゆるベルト定着方式の画像形成装置に用いられるものとしては、例えば図３に示す定着装置が従来より知られている。この定着装置１は、ハロゲンランプを用いたハロゲンヒータ２によって加熱される加熱ローラ３と、この加熱ローラ３との間で環状の無端の定着ベルト４が掛け回される定着ローラ５と、この定着ローラ５に対向する加圧ローラ６とを備え、定着ローラ５と加圧ローラ６の間を用紙等の記録体Ｐが通過する際に、記録体Ｐ上の未定着トナーＴを溶融させるとともにその記録体Ｐに圧力を加えて、溶融したトナーを記録体Ｐに定着させるようになっている。
【０００３】
この定着装置１は、加熱ローラ３及び定着ベルト４の全体の熱容量を小さく抑えることができるため、ハロゲンヒータ２への通電を開始してから加熱ローラ３及び定着ベルト４の表面温度が定着に必要な温度に到達するまでの立ち上がり時間（ウォームアップ時間）を短くすることができるという効果を奏する。
【０００４】
ところで、この定着装置１の定着ベルト４は、ステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属の基層に、シリコーンゴム等の弾性層とフッ素樹脂等の離型層とが積層された３層構造となっている。ただし、この定着ベルト４の両側の縁部は弾性層と離型層とが形成されない基層のみの単層構造となっており、図４に示すように、これら両側の縁部７には内周面８に沿ってそれぞれガイド部材９が突設されている。そして、定着ベルト４は、これら２つのガイド部材９で加熱ローラ３及び定着ローラ５を軸方向の両側面から挟んだ状態で、加熱ローラ３と定着ローラ５の間を循環する。このように、定着装置１では、定着ベルト４が加熱ローラ３及び定着ローラ５に対して位置決めされた状態でガイド部材９に案内されて循環するようになっているので、定着ベルト４の軸方向への寄り移動や蛇行移動等が防止されて安定した循環が得られるようになっている。
【０００５】
しかしながら、このような循環の際に定着ベルト４が加熱ローラ３又は定着ローラ５の外周面に沿って曲げられるその曲げの中心軸Ｘは、図４（ａ）に示すように、定着ベルト４の縁部７においてはガイド部材９が設けられた分定着ベルト４の厚さ方向の中心よりも内側寄り（ガイド部材９寄り）となってしまう。このために、定着ベルト４の縁部７の外側（基層の外周面側）には曲げ応力に加えて引っ張り力が負荷されることとなり、この引っ張り力が原因で定着ベルト４（基層）の表面（外周面）に亀裂が生じやすくなる。このように、定着装置１のような従来の定着装置においては、定着ベルトに損傷・破損が生じやすく、その耐久性に問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１６６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、安定的循環を可能としながら耐久性にも優れた定着ベルト、並びにこの定着ベルトを有する定着装置及び画像形成装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ローラに掛け回されて循環しながら記録体上の未定着トナーを加熱して溶融させるための無端の定着ベルトであって、縁部の内周面側には循環の際に前記ローラに対して位置決めを行うガイド部材が突設されるとともに、外周面側には前記ガイド部材と軸方向で重なる位置に補助部材が突設されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着ベルトにおいて、前記補助部材が前記ガイド部材と同一の部材からなり、かつ該ガイド部材と対称に設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の定着ベルトにおいて、前記補助部材が断面矩形状を呈し、その肉厚が０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の定着ベルトにおいて、前記補助部材と前記ガイド部材とが、その軸方向の幅において略同一で、かつその曲げ剛性において等しいことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルトにおいて、金属からなる基層に、弾性層と離型層とが積層されて形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルトにおいて、樹脂からなる基層に、弾性層と離型層とが積層されて形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項４又は請求項６のいずれか１項に記載の定着ベルトにおいて、電磁誘導発熱性を有する部材からなる層を含んで形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着ベルトを有し、該定着ベルトにより記録体上の未定着トナーを加熱して溶融させるとともに、前記記録体に圧力を加えて前記溶融したトナーを前記記録体に定着させる定着装置を特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着ベルトを有し、露光により形成した静電潜像をトナー像として顕像化し該トナー像を記録体上に転写した後に、前記定着ベルトにより前記トナー像を加熱し溶融させるとともに、前記記録体に圧力を加えて前記溶融したトナー像を前記記録体に定着させる画像形成装置を特徴とする。
【００１６】
請求項１乃至請求項９のいずれかに係る発明によれば、定着ベルトの外周面側であってガイド部材と軸方向で重なる位置に補助部材が突設されるので、安定的循環を可能とするガイド部材を縁部に備えながらも、循環する際に定着ベルトがローラの外周面に沿って曲げられるその曲げの中心軸が、定着ベルトの縁部においても定着ベルトの肉厚方向の中心にくるようになる。したがって、従来のように、定着ベルトの縁部の外側（外周面側）に引っ張り力が負荷されるようなことがなく、定着ベルトの表面の亀裂の発生を防止してその耐久性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、安定的循環を可能としながら耐久性にも優れた定着ベルト、並びにこの定着ベルトを有する定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置としての複写機を示す。この複写機１１は、複写対象となる原稿を読み取る原稿読取部１２と、記録体としての印刷用の用紙がストックされる給紙部１３と、給紙部１３から供給される用紙に原稿読取部１２からの画像信号に基づいてトナー像を形成する画像形成部１４と、そのトナー像をなすトナーを用紙に定着させる定着装置としての定着部１５と、トナー定着後の用紙を機外に排出するための排紙部１６と、図示を略す操作部と、同じく図示を略す制御部とを有する。
【００１９】
原稿読取部１２は、原稿を走査するために矢印Ｂ方向に走行するランプ１７及びミラー１８ａ，１８ｂと、その原稿からの反射光を受光するＣＣＤ１９とを備える。給紙部１３は複数のトレイ２０ａ，２０ｂ，・・・を備え、各トレイにはそれぞれ異なるサイズの用紙がストックされている。
【００２０】
画像形成部１４は、矢印Ｃ方向に回転する感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電ローラ２２と、この一様に帯電した感光体ドラム２１の表面にＣＣＤ１９の受光結果に基づいて静電潜像を形成するレーザー光源２３と、感光体ドラム２１の表面にトナーを供給して静電潜像をトナー像として顕像化する現像ローラ２４と、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像を給紙部１３からの用紙に転写する転写ローラ２５と、転写後の感光体ドラム２１の表面を清掃するクリーニング機構２６とを備える。
【００２１】
排紙部１６は、複写機１１の内外を連通する排紙口２７と、排出された用紙を受けるトレイ２８とを備え、画像形成部１４からの用紙は次述の定着部１５を経た後に排紙口２７を通過してトレイ２８上に排出される。
【００２２】
定着部１５は、ハロゲンランプを用いたハロゲンヒータ３１と、このハロゲンヒータ３１を内設しこれに加熱されて後述の定着ベルト３２にその熱を伝える加熱ローラ３３と、ローラとしての定着ローラ３４と、加熱ローラ３３及び定着ローラ３４に掛け回されて循環することにより用紙Ｐにおける未定着トナーＴを加熱し溶融させる定着ベルト３２と、定着ローラ３４に対向して設けられこれとの間を通過する用紙Ｐに圧力を加えて溶融したトナーを用紙Ｐに定着させる加圧ローラ３５とを備える。
【００２３】
定着ローラ３４は図示を略す駆動機構によって矢印Ｄ方向に軸心周りに回転駆動され、これにより定着ベルト３２が矢印Ｅ方向に移動する。そして、加熱ローラ３３が矢印Ｆ方向に回転して定着ベルト３２は加熱ローラ３３と定着ローラ３４との間を循環する。また、定着ベルト３２の移動に伴い加圧ローラ３５が矢印Ｇ方向に従動回転する。
【００２４】
この定着部１５では、加熱ローラ３３に接触することにより加熱された定着ベルト３２が、その後定着ローラ３４に向かって移動して、搬送された用紙Ｐにおける未定着トナーＴを加熱し溶融させる。この用紙Ｐが定着ローラ３４と加圧ローラ３５との間にさらに搬送されて両ローラによって圧力を加えられ、これによって溶融したトナーが用紙Ｐに定着する。
【００２５】
定着ベルト３２は、無端の環状を呈し、金属又は樹脂の基層に、弾性層と離型層とが積層された３層構造となっている。金属の基層の場合は、例えばニッケル、鋼鉄、ステンレススチール（ＳＵＳ）、コバルト・ニッケル合金等が用いられる。なお、アルミニウム等の非磁性金属でもよい。また、基層の厚さについては、あまり薄くすると加工が困難となりハンドリング性にも難が生じる一方で、あまり厚くすると剛性が強くなりすぎて定着ベルトとしての屈曲性に欠ける。このような加工、ハンドリング性及び屈曲性のバランスからは、例えばＳＵＳであれば５〜２００μｍ程度、アルミニウムであれば１５〜２００μｍ程度であるのが好ましい。一方、樹脂の基層の場合は、例えばポリイミド等が用いられ、その厚さは３０〜２００μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍ程度である。なお、耐熱性が２００℃程度まである部材であれば、それで代替することも可能である。
【００２６】
弾性層は、耐熱性及び高い熱伝導率が求められ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。また、部材を適宜溶剤で希釈してその粘度を５００Ｐ（ポアズ）以下に調整してもよい。弾性層の厚さは、例えばカラー画像の定着処理を考えるとその画質を保証する上において必要な厚さとして５０μｍ〜１ｍｍ程度であることが望ましい。すなわち、カラー画像、特に写真画像の複写の場合は、用紙の広い面積にわたってトナー像が転写されるが、用紙自体の凹凸やトナーによる凹凸に離型層が追従することができないと加熱ムラが生じ、この加熱ムラが複写された画像の光沢ムラを招来する（伝熱量が多い箇所では光沢度が高くなる一方で伝熱量が少ない箇所では光沢度が低くなってしまう。）。したがって、離型層を用紙の凹凸やトナーによる凹凸に十分追従させる必要があり、このためには弾性層の厚さは５０μｍ以上であることが望ましい。一方で、弾性層の厚さが１ｍｍを超えると弾性層の熱抵抗が大きくなりウォームアップ時間の短縮化を阻害する要因となる。
【００２７】
離型層には、例えばパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂等を用いる。離型層の厚さは、１０〜５０μｍ程度が通常である。
【００２８】
ただし、この定着ベルト３２の両側の縁部は弾性層と離型層が形成されない基層のみの単層構造となっており、図２で示すように、これら両側の縁部３６には定着ベルト３２の内周面３７に沿ってガイド部材３８，３８が突設されている。ガイド部材３８，３８は断面矩形状の突条で、定着ベルト３２の内周面３７の全周にわたって設けられており、ガイド部材３８，３８の側面３９（定着ベルト３２の軸方向内側の側面）が加熱ローラ３３の側面４０及び定着ローラ３４の側面に当接するように、定着ベルト３２が加熱ローラ３３及び定着ローラ３４に掛け回されている。これによって、定着ベルト３２が加熱ローラ３３及び定着ローラ３４に対して位置決めされた状態でガイド部材３８，３８に案内されて循環するようになり、循環の際の定着ベルト３２の軸方向への寄り移動や蛇行移動等が防止される。
【００２９】
ガイド部材３８，３８には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム等の１８０℃以上の耐熱性を有する部材が用いられる。ガイド部材３８，３８の厚さ（肉厚、径方向の幅）は、環状の定着ベルト３２との接着を考えると０．１〜５ｍｍ程度であるのが望ましい。また、ガイド部材３８，３８の横幅（軸方向の幅）は必要な接着力との関係で決定されるが、０．５〜１０ｍｍが通常である。さらに部材となるゴムの硬度は、例えば５〜９５（ＪＩＳ規格Ａ）が一般的であるが、これより硬いものであってもよい。
【００３０】
さらに、定着ベルト３２の両側の縁部３６の外周面４１には、ガイド部材３８，３８と同部材で、かつ同形状、同寸法の補助部材４２，４２が、ガイド部材３８，３８と定着ベルト３２の軸方向で重なる位置（軸方向で同一の位置）に突設されている。すなわち、補助部材４２，４２が、ガイド部材３８，３８とで定着ベルト３２を厚さ方向（径方向）両側から挟むように、ガイド部材３８，３８と上下対称（径方向に対称、相称）に配設されている。
【００３１】
このように定着部１５では、ガイド部材３８，３８と同部材、同形状、同寸法の補助部材４２，４２を定着ベルト３２の外周面４１でガイド部材３８，３８と軸方向で重なる位置に設けたので、循環する際に定着ベルト３２が加熱ローラ３３又は定着ローラ３４の外周面に沿って曲げられるその曲げの中心軸Ｘは、図２（ａ）で示すように、定着ベルト３２の縁部３６においても定着ベルト３２の厚さ方向の中心にくるようになる。したがって、従来の定着装置１のように、定着ベルト３２の縁部３６の外側、すなわち定着ベルト３２の縁部３６（基層）における外周面４１側に引っ張り力が負荷されるようなことがなく、定着ベルト３２（基層）の表面（外周面４１）の亀裂の発生を防止してその耐久性の向上を図ることができる。
【００３２】
［実施例１］
厚さ３５μｍのＳＵＳからなる基層に、厚さ２００μｍの弾性層と厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層とを積層したものを定着ベルトとする。ただし、定着ベルトの両縁部は基層のみとして、この両縁部に厚さ２ｍｍ、横幅３ｍｍのガイド部材及び補助部材をそれぞれ定着ベルト（基層）の内周面及び外周面に貼着する。この定着ベルトを備えた定着装置を複写機（株式会社リコー製IPSIO CX8200）に用いて、Ａ４サイズの用紙を通紙する。
【００３３】
［実施例２］
厚さ９０μｍのポリイミドからなる基層に、厚さ２００μｍの弾性層と厚さ２８μｍのＰＦＡからなる離型層とを積層したものを定着ベルトとする。ただし、定着ベルトの両縁部は基層のみとして、この両縁部に厚さ２ｍｍ、横幅４ｍｍのガイド部材及び補助部材をそれぞれ定着ベルト（基層）の内周面及び外周面に貼着する。この定着ベルトを備えた定着装置を複写機（株式会社リコー製IPSIO CX8200）に用いて、Ａ４サイズの用紙を通紙する。
【００３４】
［比較例］
厚さ３５μｍのＳＵＳからなる基層に、厚さ２００μｍの弾性層と厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層とを積層したものを定着ベルトとする。ただし、定着ベルトの両縁部は基層のみとして、この両縁部に厚さ２ｍｍ、横幅３ｍｍのガイド部材のみを定着ベルト（基層）の内周面に貼着する。この定着ベルトを備えた定着装置を複写機（株式会社リコー製IPSIO CX8200）に用いて、Ａ４サイズの用紙を通紙する。
【００３５】
上記実施例１、実施例２、比較例を試験的に行った結果、比較例においては、６，０００枚通紙したところで定着ベルトに亀裂（ひび割れ）が見られた。この亀裂はガイド部材が貼着された定着ベルトの縁部（基層）で発生しており、軸方向に延びていた。さらに、続けて２，０００枚を通紙したところ、この亀裂がさらに軸方向に進行しており、定着ベルトとしての機能が損なわれるに至った。これに対して、実施例１及び実施例２では、用紙を１００，０００枚通紙した後であっても、定着ベルトの縁部に亀裂は見られなかった。
【００３６】
これらの結果より、定着ベルトの基層が金属（実施例１）、樹脂（実施例２）のいずれの場合も、補助部材を設けた定着ベルトには破損・損傷がなく、補助部材を有する定着ベルトの方が補助部材を有しないベルトよりもその耐久性が相当に高いということが認められる。
【００３７】
以上、本発明を実施するための形態を説明したが、本発明の実施は上述した形態に限られるものではない。例えば、上記形態ではガイド部材３８，３８を断面矩形状とするとともに、補助部材４２，４２をガイド部材３８，３８と同部材で、かつ同形状、同寸法のものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、ガイド部材と補助部材とは断面矩形状でなくても、定着ベルトを挟んで上下に対称に設けられるようになっていればかまわない。また、ガイド部材と補助部材とはそれぞれ１つの部材からなることには限定されず、例えば、ガイド部材と補助部材とがそれぞれ定着ベルトの弾性層及び離型層と同一部材からなる２層構造であるような場合のように、２つ以上の部材から構成されていてもかまわない。さらには、例えば補助部材をガイド部材よりも薄肉化したり、あるいはガイド部材と補助部材とでその形状を異ならせたり、部材自体を異ならせたりしても、補助部材をガイド部材と横幅において略同一とし、かつ曲げ剛性（ヤング率×断面２次モーメント）において等しくするようにすればよい。
【００３８】
また、上記形態では定着ベルト３２は加熱ローラ３３によって加熱されるものとしたが、例えば定着ベルトが電磁誘導発熱性の部材からなる層を有して、交番磁場の発生により定着ベルト自体が電磁誘導発熱（渦電流による発熱）をするようなものであってもかまわない。
【００３９】
さらに、ガイド部材及び補助部材が設けられる定着ベルトの両側の縁部は基層のみの単層構造であるとして説明したが、これに限られず、例えば弾性層や離型層が形成されていてもよい。
【００４０】
また、画像形成装置は複写機に限られず、例えばプリンタ、ファクシミリ等のいわゆる電子写真式の画像形成装置を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】発明を実施するための最良の形態に係る複写機を示す説明図である。
【図２】（ａ）は図１の複写機の定着部における加熱ローラ近傍を拡大して示す図であり、（ｂ）はそのＨ−Ｈ’位置における断面図である。
【図３】従来の画像形成装置における定着装置を示す説明図である。
【図４】（ａ）は図３の定着装置における加熱ローラ近傍を拡大して示す図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’位置における断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１      複写機（画像形成装置）
１５      定着部（定着装置）
３２      定着ベルト
３６      （定着ベルトの）縁部
３７      （定着ベルトの）内周面
３８      ガイド部材
４１      （定着ベルトの）外周面
４２      補助部材
Ｐ        用紙（記録体）
Ｔ        未定着トナー
【図１】
2006047347.tif 000003
【図２】
2006047347.tif 000004
【図３】
2006047347.tif 000005
【図４】
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